Le rôle du microbiote intestinal dans le vieillissement et les troubles neurodégénératifs liés au vieillissement : aperçus du modèle de drosophile, partie 3

3.4. elav-Gal4;Modèle UAS-A 42

Des modèles AD comme la drosophile pourraient également être établis en exprimant directement A 42 de manière pan-neuronale. Notre groupe a découvert que la diversité du microbiote augmentait considérablement avec la surexpression de A 42 (55).

Ces dernières années, des recherches ont montré que le modèle de la mouche des fruits apportait une contribution significative à la mémoire. Même si l’on ne peut nier que ses méthodes expérimentales sont quelque peu cruelles, les scientifiques ont étudié comment le corps acquiert et stocke des informations en tuant les mouches des fruits et en interférant avec leurs sens tels que la vision, l’odorat et le mouvement. Ces résultats de recherche ont joué un rôle très important dans la promotion des sciences cognitives humaines.

Grâce à des expériences sur les mouches des fruits, les chercheurs ont révélé le lien entre la mémoire, les gènes et le système nerveux et ont approfondi notre compréhension du mécanisme de formation de la mémoire humaine. Par exemple, en stimulant le système olfactif de la mouche des fruits, des chercheurs ont réussi à découvrir des neurones liés à la mémoire à court terme. Ces découvertes ont une signification physiologique et pathologique importante et fournissent de nouvelles idées pour le traitement des maladies d’origine humaine.

Dans le même temps, ces résultats de recherche fournissent également une plate-forme fiable pour le développement de médicaments basés sur des modèles. Selon des études pertinentes, certains neurones des mouches des fruits sont particulièrement critiques. Si ces neurones sont perturbés par des substances, l’effet thérapeutique des maladies humaines peut être considérablement amélioré.

Par conséquent, tout en explorant activement le modèle de la mouche des fruits, nous devons également suivre les réglementations éthiques et juridiques pertinentes afin de minimiser les dommages causés aux animaux de laboratoire. En fin de compte, nous pensons que sous la protection d’une éthique et de lois raisonnables, le modèle de la mouche des fruits contribuera encore davantage à la compréhension de la mémoire humaine et au traitement des maladies humaines. On peut voir que nous devons améliorer la mémoire, et Cistanche peut améliorer considérablement la mémoire car il a des effets antioxydants, anti-inflammatoires et anti-âge, qui peuvent aider à réduire l'oxydation et les réactions inflammatoires dans le cerveau, protégeant ainsi la santé du cerveau. système nerveux. En outre, Cistanche peut également favoriser la croissance et la réparation des cellules nerveuses, améliorant ainsi la connectivité et le fonctionnement des réseaux neuronaux. Ces effets peuvent contribuer à améliorer la mémoire, la capacité d’apprentissage et la vitesse de réflexion, et peuvent également prévenir l’apparition de dysfonctionnements cognitifs et de maladies neurodégénératives.

Cliquez sur Connaître pour améliorer la mémoire à court terme

En tant que bactéries dominantes dans l'intestin, les proportions d'Acetobacteraceae et de Lactobacillacea au niveau familial, tandis que les Acetobacter et Lactobacillus au niveau du genre diminuent considérablement chez la drosophile AD.

La GC – MS révèle que l'acétate est le SCFA le plus abondant et diminue considérablement dans le groupe AD. De manière constante, le niveau d'AGCC, y compris l'acétate, diminue de manière significative dans les échantillons fécaux provenant de troubles cognitifs légers pré-apparition de l'amnestic (aMCI) et est encore réduit de manière plus spectaculaire chez les patients atteints de MA (56). Nagpal et coll. rapportent une légère diminution de l'acétate fécal et du propionate chez les patients atteints de troubles cognitifs légers (MCI) [57].

L’administration intragastrique d’acétate sauve les troubles cognitifs et l’activation des microglies chez les souris AD (APP/PS1) [58]. Il convient de noter qu'une autre étude révèle qu'il n'y a pas de différence significative entre l'acétate et le propionate avec une diminution du butyrate dans les échantillons fécaux de souris AD [59].

Il a également été rapporté que les SCFA étaient réduits chez les souris GF AD (APP/PS1). La supplémentation en SCFA augmente la plaque A, le recrutement de microglies associées à la plaque et moins de A intracellulaire dans la microglie [60].

Des expériences supplémentaires sont nécessaires pour clarifier le rôle des SCFA et d'autres métabolites du microbiote dans la pathogenèse de la MA. La dysbiose entérique pourrait être induite par une infection orale par des entérobactéries non pathogènes (Ecc15) chez les mouches adultes (61).

La dysbiose augmente les phénotypes de type AD chez la drosophile expression A 42 dans le cerveau sans affecter la barrière intestinale, y compris une diminution de la durée de vie, une capacité d'escalade et une perte neuronale accrue.

L'infection entérique favorise la régulation positive de l'activité TNF eiger et JNK en aval de la drosophile ainsi que la production d'AMP (Dpt, Drs, AttA et CecA1) et de ROS.

Le recrutement de plasmatocytes, macrophages fonctionnels chez la drosophile, induit par les ROS, est augmenté dans le cerveau des mouches MA et déclenche la voie TNF-JNK après une dysbiose entérique. Ce travail met en évidence le rôle essentiel de la diaphonie intestin-cerveau médiée par le microbiote dans la pathogenèse de la MA.

4. Microbiote intestinal dans le modèle PD de la drosophile

4.1. Microbiote dans la MP humaine

La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue chez la population âgée [62]. Ses caractéristiques pathologiques prédominantes sont la mort des neurones dopaminergiques (DA) dans la substance noire pars compacta et les accumulations intraneuronales des corps de Lewy.

Le microbiote intestinal est altéré chez les patients parkinsoniens [63]. L'abondance des Prevotellaceae, Blautia, Coprococcus, Roseburia, Faecalibacterium et Prevotella a diminué tandis que les Enterobacteriaceae,E. coli, Ralstonia, Lactobacillus, Bifidobacterium, Verrucomicrobiaceae, Bacteroides, Parabacteroides, Akkermansia, Butyricimonas, Veillonella, Odoribacter, Mucispirillum et Bilophila augmentent le microbiote intestinal des patients atteints de MP [63-67].

Une augmentation ultérieure de la perméabilité intestinale pourrait également être constatée [64]. Parmi les organismes microbiens diminués, les genres Blautia, Coprococcus et Roseburia pourraient produire du butyrate anti-inflammatoire (65).

L'abondance de Bacteroides est diminuée chez les patients parkinsoniens présentant des tremblements par rapport à ceux sans ce symptôme, ce qui indique que la gravité de la MP est en corrélation avec l'altération du microbiote [67]. Progression de la MP [68].

4.2. elav-Gal4 ; Modèle UAS-Synucléine

En tant que composant principal des corps de Lewy, la -synucléine contribue à la MP par agrégation en filaments insolubles. Multiplication ou mutation (A53T, A30P ou E46K) de -synucléinis retrouvée dans les formes familiales de patients atteints de MP [62].

La lignée vierge elavC155-GAL4 est croisée avec des mâles UAS- -synucléine A53T pour que la progéniture F1 exprime la synucléine A53T dans le cerveau en tant que modèle PD. Le traitement avec des métabolites de l'acide phénolique, notamment le 3-HBA, le 3,4-diHBA et le 3-HPPA, inhibe la formation de dimères et de trimères de -synucléine in vitro et améliore la capacité d'escalade des mouches PD dans vivo [69]. B.

ovatus a pu convertir les flavanols catéchine et épicatéchine (C/EC) en DHCA, 3,4-diHBA et 3-HBA. De plus, B. ovatus, E.

Atlanta et E. coli sont également capables de générer du DHCA, du 3-HPPA, du 3,4-diHBA et du 3-HBA via un processus indépendant de l'AC/EC. Cette étude révèle que le microbiote intestinal module potentiellement les flavanols alimentaires pour protéger contre la pathogenèse de la MP.

4.3. Modèle mutant PINK1

Les gènes liés à la fonction des mitochondries, notamment la kinase 1 putative induite par Parkin, DJ-1 et PTEN (PINK1), sont identifiés comme des gènes associés à la MP. PINK1 est un gène codé par le noyau et cible les mitochondries.

Les modèles animaux présentant une mutation PINK démontrent des crêtes mitochondriales fragmentées, sensibles au stress oxydatif, accompagnées de défauts de locomotion et de perte de neurones DA. Les mutants de drosophile PINK1 (PINK1B9) présentent une durée de vie réduite, des défauts d'escalade et de vol, une dégénérescence des muscles de vol et une perte de neurones DA dans la région PPL1, qui pourraient être sauvés par un supplément d'EGCG (70).

La diminution de la diversité du microbiote est également sauvée par l’EGCG chez les mouches PINK1B9. L'EGCG diminue les protéobactéries et augmente les Firmicutes et les Bacteroidetes au niveau du phylum chez les mouches PD.

En tant que genre dominant dans le microbiote de la drosophile, l'abondance d'Acetobacter et de Lactobacillus est inhibée après le traitement par EGCG chez les mouches PINK1B9. L'altération microbienne intestinale induite par la souche Lactobacillus plantarum KJ01 atténue l'effet de sauvetage médié par l'EGCG sur la locomotion de la mouche dans le modèle génétique PD (mouches PINK1B9) et le modèle génétique × environnemental (mouches PINK1B9 exposées à la roténone).

Cette étude propose la fonction clé du microbiote dans le rôle neuroprotecteur de l'EGCG dans la MP.

5. Conclusions et perspectives futures

Il convient de noter que la plupart des études mentionnées ci-dessus ont été réalisées soit chez des femmes [20,22,27,32,33,37,39,55,69], soit chez des hommes [21,24-26,28,29,34,35 ,41,52,53,61,70] modèles. Il a été constaté que l’abondance d’A.

pasteurianus, L. plantarum et L. fructivoransalter de la même manière chez la drosophile âgée mâle et femelle [71]. Cependant, les mouches femelles w1118 et canton S hébergent davantage d'entérocoques, ce qui peut interférer avec la colonisation d'Acetobacter et de Lactobacillus au cours du vieillissement.

En conséquence, les mouches femelles vivent beaucoup plus longtemps que les mâles, à la fois dans un milieu à faible teneur en levure et à haute teneur en levure (72). Les hommes présentent également une perte de neurones DA et des défauts de locomotion plus dépendants du vieillissement (73).

Des recherches plus approfondies sont nécessaires pour valider si le microbiote contribue à la différence de vieillissement et de neurodégénérescence liée au sexe. Grâce aux avantages d'une composition simple de la communauté microbienne, la drosophile est un outil puissant pour clarifier la contribution du microbiote au vieillissement et à la neurodégénérescence liée au vieillissement.

L'altération du microbiote induite par le vieillissement avant les lésions intestinales pourrait agir sur diverses voies de signalisation via des métabolites et exercer des effets bénéfiques ou néfastes sur la longévité et la neurodégénérescence (Figure 1).

Des stratégies d'intervention ciblant le microbiote de la drosophile par traitement chimique ou physique ont été développées pour améliorer le vieillissement en bonne santé. De nombreuses découvertes sur la drosophile se sont avérées hautement conservées chez les mammifères, validant ainsi la valeur de ce modèle dans la recherche sur le microbiote lié au vieillissement et à la neurodégénérescence.

Contributions des auteurs : Conceptualisation, YK ; rédaction-préparation de l'ébauche originale, YK et LW ; rédaction-révision et édition, YK et BJ ; administration de projet, YK; acquisition de financement, YK Allauthors a lu et accepté la version publiée du manuscrit.

Financement : Cette recherche a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, numéro de subvention 31200804 ; Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales, ministère de l'Éducation de l'Université du Sud-Est, Chine, numéro de subvention. 2242020K40127 ; le Laboratoire clé de tératologie expérimentale du ministère de l'Éducation, Université du Shandong.

Déclaration du comité d'examen institutionnel : sans objet.

Déclaration de consentement éclairé : sans objet.

Déclaration de disponibilité des données : sans objet.

Remerciements : Nous remercions nos collègues de SEU pour leurs suggestions utiles.

Conflits d'intérêts : Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts.

Références

1. López-Otín, C. ; Blasco, MA ; Perdrix, L. ; Serrano, M. ; Kroemer, G. Les caractéristiques du vieillissement. Cellule 2013, 153, 1194-1217.[CrossRef]

2. Bartels, T. ; De Schepper, S. ; Hong, S. Microglia module la neurodégénérescence dans les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. Science2020, 370, 66-69. [Référence croisée]

3. Kim, S. ; Jazwinski, SM Le microbiote intestinal et le vieillissement sain : une mini-revue. Gérontologie 2018, 64, 513-520. [Référence croisée]

4. Erkosar, B. ; Leulier, F. Microbiote adulte transitoire, homéostasie intestinale et longévité : nouvelles perspectives du modèle de la drosophile. FEBS Lett. 2014, 588, 4250-4257. [Référence croisée]

5. Bana, B. ; Cabreiro, F. Le microbiome et le vieillissement. Ann. Révérend Genet. 2019, 53, 239-261. [Référence croisée]

6. McGurk, L. ; Berson, A. ; Bonini, NM La drosophile comme modèle in vivo pour les maladies neurodégénératives humaines. Génétique 2015, 201 377-402. [Référence croisée]

7. Piper, MDW ; Partridge, L. Drosophila comme modèle de vieillissement. Biochimie. Biophysique. Acta (BBA)-Mol. Base Dis. 2018, 1864, 2707-2717.[CrossRef]

8. Shin, Caroline du Sud ; Kim, SH ; Vous, H. ; Kim, B. ; Kim, AC; Lee, K.-A.; Yoon, J.-H. ; Ryu, J.-H. ; Lee, W.-J. Le microbiome de la drosophile module l'homéostasie développementale et métabolique de l'hôte via la signalisation de l'insuline. Sciences 2011, 334, 670-674. [Référence croisée] [PubMed]

9. Storelli, G. ; Defaye, A. ; Erkosar, B. ; Hols, P. ; Royet, J. ; Leulier, F. Lactobacillus plantarum favorise la croissance systémique de la drosophile en modulant les signaux hormonaux grâce à la détection des nutriments dépendant du TOR. Métab cellulaire. 2011, 14, 403-414. [Référence croisée] [PubMed]

10. Schwarzer, M. ; Makki, K. ; Storelli, G. ; Machuca-Gayet, I. ; Srutkova, D. ; Hermanova, P. ; Martino, MOI ; Balmand, S. ; Hudcovic, T. ; Heddi, A. ; et coll. La souche Lactobacillus plantarum maintient la croissance des nourrissons souris en cas de dénutrition chronique. Sciences 2016, 351 854-857. [Référence croisée] [PubMed]

11. Yatsunenko, T. ; Rey, FE; Manary, M. ; Trehan, moi ; Dominguez-Bello, MG; Contreras, M. ; Magris, M. ; Hidalgo, G. ; Baldassano,inf.; Anokhin, A. ; et coll. Le microbiome intestinal humain est observé selon l’âge et la géographie. Nature 2012, 486, 222-227. [CrossRef][PubMed]

12. Ragonnaud, E. ; Biragyn, A. Le microbiote intestinal en tant que contrôleur clé du vieillissement « sain » des personnes âgées. Immunitaire. Vieillissement 2021, 18,1-11. [Référence croisée] [PubMed]

For more information:1950477648nn@gmail.com